电力市场环境下数据中心工作负载的调度方法与设备与流程

本申请涉及数据中心，尤其涉及一种电力市场环境下数据中心工作负载的调度方法与设备。

背景技术：

1、云计算通常实施在互联网数据中心（internet data center，idc）中。在数字经济时代，对云计算服务的需求持续增长，数据中心这一重要基础设施的规模和能源消耗都在不断增加。如何在保持为客户提供可接受的服务质量的同时降低数据中心的电力成本，是目前比较热门的研究方向。

2、多项研究已经利用数据中心的负载灵活性，在负载管理方面实现了降低电力成本的目标。例如，在降低数据中心运行成本为目标的研究中，有人在服务器层面上优化了服务器配置，同时考虑负载的时间限制，实现了成本、性能和可靠性之间的权衡；还有人提出了一种随机优化方法，解决了负载分配问题，目标是降低负载层面的电力成本；此外，还有人研究了电力市场中的电价合理性问题，以节约数据中心的电力成本。

3、然而，上述研究仍然存在一些未能解决的问题，例如对电力市场的建模比较简单，以及未能考虑负载之间的数据依赖关系等，致使对数据中心的电力成本的预估结果不准确，进而导致负载调度不够理想，无法充分节约数据中心的电力成本，阻碍了数据中心在电力市场中的有效参与。

技术实现思路

1、本申请的多个方面提供一种电力市场环境下数据中心工作负载的调度方法与设备，用以解决数据中心的负载调度问题，降低数据中心的电力成本，提高数据中心在多级电力市场中的有效参与。

2、本申请实施例提供一种电力市场环境下数据中心工作负载的调度方法，应用于运营在多级电力市场中的数据中心，所述多级电力市场的电力交易发生在多个时间尺度上，所述方法包括：获取所述数据中心需要处理的属于延时容忍型的多个工作负载的信息，所述多个工作负载的信息包括各个工作负载的类型信息和多个工作负载之间的数据依赖关系；根据所述各个工作负载的类型信息和多个工作负载之间的数据依赖关系，构建所述多个工作负载在时间维度上的负载调度模型，所述负载调度模型体现工作负载的时间不确定性；根据所述数据中心的电力来源信息，构建所述数据中心对应的多个阶段的电力成本优化模型，以在所述多个时间尺度上优化所述数据中心的电力成本；根据所述多个阶段的电力成本优化模型，对所述负载调度模型进行多个阶段的优化求解，以得到所述多个工作负载在多个时间尺度上的调度方案；根据所述多个工作负载在多个时间尺度上的调度方案，对所述多个工作负载在多个时间尺度上分别进行调度，以降低所述数据中心的电力成本。

3、本申请实施例还提供一种电力市场环境下数据中心工作负载的调度装置，应用于运营在多级电力市场中的数据中心，所述多级电力市场的电力交易发生在多个时间尺度上，所述装置包括：获取模块，用于获取所述数据中心需要处理的属于延时容忍型的多个工作负载的信息，所述多个工作负载的信息包括各个工作负载的类型信息和多个工作负载之间的数据依赖关系；第一构建模块，用于根据所述各个工作负载的类型信息和多个工作负载之间的数据依赖关系，构建所述多个工作负载在时间维度上的负载调度模型，所述负载调度模型体现工作负载的时间不确定性；第二构建模块，用于根据所述数据中心的电力来源信息，构建所述数据中心对应的多个阶段的电力成本优化模型，以在所述多个时间尺度上优化所述数据中心的电力成本；优化求解模块，用于根据所述多个阶段的电力成本优化模型，对所述负载调度模型进行多个阶段的优化求解，以得到所述多个工作负载在多个时间尺度上的调度方案；调度模块，用于根据所述多个工作负载在多个时间尺度上的调度方案，对所述多个工作负载在多个时间尺度上分别进行调度，以降低所述数据中心的电力成本。

4、本申请实施例还提供一种电子设备，包括：存储器和处理器；所述存储器，用于存储计算机程序；所述处理器与所述存储器耦合，用于执行所述存储器中存储的计算机程序，以用于实现本申请实施例提供的数据中心工作负载的调度方法中的步骤。

5、本申请实施例还提供一种存储有计算机程序的计算机可读存储介质，当所述计算机程序被处理器执行时，致使所述处理器能够实现本申请实施例提供的数据中心工作负载的调度方法中的步骤。

6、在本申请实施例中，提供一种数据中心参与多级电力市场的多阶段优化解决方案，在该方案中，考虑工作负载的类型和数据依赖关系，构建工作负载在时间维度上的负载调度模型；根据数据中心的电力来源信息，构建数据中心对应的多个阶段的电力成本优化模型，根据多个阶段的电力成本优化模型对负载调度模型进行多个阶段的优化求解，得到工作负载在多个时间尺度上的调度方案，据此对工作负载在多个时间尺度上进行调度，通过合理的工作负载调度方案，能够降低数据中心的电力成本，进而在多级电力市场环境下实现数据中心用能灵活性。

技术特征：

1.一种电力市场环境下数据中心工作负载的调度方法，其特征在于，应用于运营在多级电力市场中的数据中心，所述多级电力市场的电力交易发生在多个时间尺度上，所述方法包括：

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据所述各个工作负载的类型信息和多个工作负载之间的数据依赖关系，构建所述多个工作负载在时间维度上的负载调度模型，包括：

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，根据各个工作负载的类型信息和多个工作负载之间的数据依赖关系，确定各个工作负载的调度时间窗口，包括：

4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，根据各个工作负载的调度时间窗口，以各个工作负载在时间槽内的调度状态为变量，构建各个工作负载对应的目标函数和约束条件，以得到各个工作负载在时间维度上的负载调度模型，包括：

5.根据权利要求2-4任一项所述的方法，其特征在于，还包括：

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，根据所述数据中心的电力来源信息，构建所述数据中心对应的多个阶段的电力成本优化模型，包括：

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，根据所述数据中心的电力来源信息，构建所述数据中心对应的全局电力成本函数，包括：

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述多级电力市场为三级电力市场，所述多个时间尺度从大到小依次包括第一时间尺度、第二时间尺度和第三时间尺度；则构建所述数据中心在k个场景下的电力成本函数，包括：

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，还包括：

10.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，根据所述数据中心采用的各种电力来源的约束信息和所述全局功耗模型映射到多个时间尺度上得到的功耗信息，构建多个阶段的约束条件，包括：

11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，所述多级电力市场为三级电力市场，所述多个时间尺度从大到小依次包括第一时间尺度、第二时间尺度和第三时间尺度，所述多个阶段包括与三个时间尺度依次对应的第一阶段、第二阶段和第三阶段；

12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，还包括：

13.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，还包括：

14.根据权利要求6-13任一项所述的方法，其特征在于，根据所述多个阶段的电力成本优化模型，对所述负载调度模型进行多个阶段的优化求解，以得到所述多个工作负载在多个时间尺度上的调度方案，包括：

15.一种电子设备，其特征在于，包括：存储器和处理器；所述存储器，用于存储计算机程序；所述处理器与所述存储器耦合，用于执行所述存储器中存储的计算机程序，以用于实现权利要求1-14任一项所述方法中的步骤。

16.一种存储有计算机程序的计算机可读存储介质，其特征在于，当所述计算机程序被处理器执行时，致使所述处理器能够实现权利要求1-14中任一项所述方法中的步骤。

技术总结
本申请实施例提供一种电力市场环境下数据中心工作负载的调度方法与设备。在本申请实施例中，提供数据中心参与多级电力市场的多阶段随机优化方案，考虑工作负载的类型和数据依赖关系，构建工作负载在时间维度上的负载调度模型；根据数据中心的电力来源信息，构建多个阶段的电力成本优化模型，实现对电价、碳排的外生不确定性和工作负载内生不确定性的综合考量；根据多个阶段的电力成本优化模型对负载调度模型进行多个阶段的优化求解，得到负载调度方案和电力采购策略，对数据中心的电力灵活性作出更准确和可靠的估计，能够降低数据中心的电力成本，助力减少碳排放，鼓励对可再生能源的消纳，进而在多级电力市场环境下实现数据中心用能灵活性。

技术研发人员：闫月君,王朝阳,曹雨洁,刘文宇
受保护的技术使用者：阿里云计算有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15